Ce que les créatures des abysses voient dans le noir

Dans l’ouvrage Secrets de l’océan profond, tout juste publié aux éditions Quae, Juliette Ravaux, maîtresse de conférences à Sorbonne Université en biologie animale, et Sébastien Duperron, professeur au Muséum national d’histoire naturelle et spécialiste d’écologie microbienne, nous font découvrir des espèces animales mystérieuses et des ressources mal connues de l’océan profond. Leur but est de mieux comprendre ce bien commun, pour mieux le préserver. Dans cet extrait, ces spécialistes nous donnent à voir ce que perçoivent les curieuses espèces vivant dans les abysses, qu’ils ont tous deux pu observer lors de leurs plongées à bord du Nautile, sous-marin de la flotte scientifique à la fois unique… et exigu.

La vie dans l’océan profond s’accompagne d’un panel de contraintes environnementales, parmi lesquelles l’absence de lumière solaire et la rareté de la nourriture. À elles seules, ces deux conditions affectent des fonctions essentielles des organismes telles que l’orientation dans leur environnement à la recherche de nourriture ou de partenaires, mais aussi le métabolisme, la croissance et la reproduction. En conséquence, les espèces des profondeurs possèdent une vaste diversité d’adaptations dont certaines sont présentées ici, mais dont beaucoup restent encore à découvrir !

Descendons sur la dorsale de l’océan Atlantique, à plus de 2 000 mètres de fond, au plus près des fumeurs noirs qui crachent un fluide brûlant. Là, sur les parois des cheminées hydrothermales, des crevettes se rassemblent par milliers en nuées grouillantes. Ce sont des crevettes aveugles, Rimicaris exoculata, une espèce emblématique de ces environnements atlantiques. Les adultes ne possèdent pas les yeux pédonculés typiques des crevettes, ce qui leur vaut ce surnom. Et pourtant, elles possèdent bien des yeux, difficilement reconnaissables car ils sont très modifiés : ce sont des plaques rosées en forme de V qui se situent sur leur dos. Ces plaques ne leur permettent pas de voir leur environnement sous forme d’une image comme le font nos yeux.

Mais elles sont très sensibles à la lumière et détectent des sources lumineuses de très faible intensité, invisibles pour l’œil humain. Elles sont constituées d’une couche très épaisse de cellules photoréceptrices, sous laquelle se trouve une couche réfléchissante de cellules blanches qui renvoie la lumière vers les photorécepteurs, augmentant ainsi la quantité de lumière perçue.

Grâce à ces capteurs hypersensibles, les crevettes Rimicaris sont donc spécialisées dans la détection de lumière ténue. Reste encore à déterminer quels signaux lumineux elles perçoivent dans leur environnement parmi les sources potentielles, comme celle émise par le fluide hydrothermal sous forme de rayonnement thermique.

Les animaux bioluminescents, ou pourquoi il ne fait pas totalement noir dans les abysses

À l’instar de Rimicaris, les espèces abyssales évoluent dans des environnements obscurs dépourvus de lumière solaire. Il existe cependant une autre source lumineuse majeure : la bioluminescence. Plus faible que la lumière solaire, elle n’est apparente que la nuit dans les eaux de surface, mais elle est nettement visible en profondeur grâce au contraste avec le fond noir. Cette lumière émise par les organismes révèle la présence de partenaires, de prédateurs, de sources de nourriture, et peut aussi servir de défense, de leurre ou de camouflage. Dans la zone crépusculaire, diverses espèces arborent ainsi un ventre bioluminescent qui les rend moins visibles aux prédateurs et aux proies situés en dessous. Cette contre-illumination leur permet en effet de se fondre dans la faible luminosité provenant de la surface.

Au-delà de 1 000 mètres, la bioluminescence constitue la principale, sinon la seule, source de lumière. Elle apparaît de façon intermittente sous forme d’éclairs lumineux, le plus souvent de couleur bleue ou verte, qui durent quelques dixièmes de secondes à quelques secondes. Des observations menées au large de New York dans les années 1950 rapportent des fréquences de signaux bioluminescents allant jusqu’à 94 éclairs par minute dans le champ de vision du photomètre pour des profondeurs au-delà de 1 000 mètres. Dans les années 2000, un inventaire de la faune au large de la côte californienne, de la surface jusqu’à 3 900 mètres de profondeur, a révélé que plus de trois quarts des individus de la colonne d’eau émettent de la lumière. Les océans crépitent d’un feu d’artifice silencieux et le paysage lumineux des profondeurs se présente comme un fond noir piqueté d’étincelles bleutées.

Les yeux adaptés aux paysages obscurs

Dans ces paysages obscurs, les animaux sont-ils aveugles ? Les yeux des poissons téléostéens peuplant les profondeurs sont souvent décrits comme étant « régressés » ou « dégénérés ». Pourtant, ces yeux existent bel et bien et les poissons des profondeurs ne sont généralement pas aveugles, bien au contraire. Les yeux des poissons bathypélagiques présentent une grande variété de morphologies : ils sont parfois clairement régressé avec une rétine absente ou défectueuse, comme chez les « poissons-baleines » du genre Cetomimus, ou au contraire très grands et développés, comme ceux de l’alépocéphale à bec (Alepocephalus rostratus).

Dans l’ensemble, à quelques exceptions près, les yeux des espèces bathypélagiques ont toutefois tendance à être plus petits (par rapport à la taille du corps) que ceux de leurs cousins de la zone mésopélagique. Ils sont néanmoins parfaitement fonctionnels et particulièrement efficaces pour détecter des éclairs de bioluminescence ponctuels, grâce à deux caractéristiques notables : une large pupille et une rétine riche en photorécepteurs très sensibles à la lumière. Le record est actuellement détenu par la dirette argentée, une espèce abyssale qui possède un nombre exceptionnel de pigments responsables de la détection de faible luminosité, les rhodopsines. Alors que l’humain ne possède qu’un seul exemplaire de rhodopsine, la dirette en possède 38 ! Chacune de ces rhodopsines serait capable de détecter une couleur dans la gamme des bleus et des verts. Cet exceptionnel répertoire de pigments permet donc à la dirette de distinguer davantage de nuances de lumière bleue et de lumière verte que l’être humain, ce qui s’avère très utile pour identifier différentes sources de bioluminescence, et ainsi distinguer les prédateurs et les proies.

Comme la dirette, la majorité des poissons des grands fonds possède une vision limitée aux longueurs d’onde bleues et vertes. Ils ne peuvent percevoir les autres couleurs, et sont de ce fait daltoniens ! Les poissons bathypélagiques seraient en théorie capables de voir un flash bioluminescent à une distance pouvant aller jusqu’à 100 mètres dans une eau limpide. Cependant, cette distance est en réalité inatteignable pour la plupart des poissons pélagiques, qui n’ont pas l’énergie suffisante pour nager jusqu’à une source lumineuse à une telle distance en un laps de temps court. Ainsi, même si les poissons des profondeurs peuvent voir des éclairs lointains, ils ne réagissent probablement qu’à ceux produits à une distance plus proche.

Tout comme les poissons bathypélagiques, les crustacés de ces profondeurs présentent une grande variété de morphologie des yeux. Là encore, on retrouve des exemples d’yeux particulièrement sensibles à la lumière et adaptés à la détection de la bioluminescence. Le record revient probablement aux grands yeux de l’ostracode Gigantocypris muelleri, qui possèdent des réflecteurs qui ressemblent à des phares de voiture et des photorécepteurs géants qui lui confèrent une sensibilité à la lumière impressionnante. Il est ainsi capable de distinguer les silhouettes de proies et de prédateurs qui se profilent contre la faible lumière descendant dans la colonne d’eau au-dessus de lui, et il peut déjouer le camouflage en contre-illumination des espèces bioluminescentes de la zone crépusculaire. S’il est capable de détecter efficacement la bioluminescence, ce crustacé ne peut en revanche voir avec précision l’organisme qui la produit, car ses yeux possèdent une faible résolution, ce qui fait qu’il voit flou !

Dans les grands fonds, on trouve donc des espèces dont la vision s’est adaptée pour percevoir de très faibles intensités lumineuses, et dans un répertoire de couleurs spécialisé, plutôt que pour produire une image nette et détaillée de leur environnement.